[發明專利]負極活性物質、蓄電裝置以及負極活性物質的制造方法

有效

• 申請號: 201280055851.5
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103947019A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 竹內崇;長谷川正樹;后藤夏美
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;C01G23/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉航;段承恩

技術領域

本發明涉及負極活性物質、蓄電裝置以及負極活性物質的制造方法。?

背景技術

近年來，作為高能量密度的蓄電裝置，鋰離子二次電池已被實用化。?

以往，作為鋰離子二次電池中的能吸藏釋放鋰離子的負極材料，一般使用碳系的材料。但是，在使用了碳材料的負極中，鋰離子的吸藏釋放的反應電位低達0.1V(vs.Li/Li⁺)以下，接近于鋰的溶解析出電位，因此特別是在反應性降低的低溫環境下的快速充電時容易發生金屬鋰向負極表面的析出。金屬鋰向負極上的析出不僅成為內部短路的原因，而且通過鈍化也成為容量下降的原因，有可能引起電池的工作不良和性能劣化。?

因而，作為替代碳材料的負極材料，進行了以鈦酸鋰為首的氧化物系材料的研究。鈦酸鋰是具有與用于正極材料的錳酸鋰同樣的尖晶石型的晶體結構的復合氧化物，能夠可逆地進行鋰離子的吸藏釋放。鈦酸鋰與錳酸鋰不同，在低達約1.5V(vs.Li/Li⁺)的電位可逆地與鋰反應，因此能夠用作負極材料。另外，在該電位下的充放電反應時的體積變化非常小，作為反復進行充放電的二次電池用的電極材料能夠期待具有優異的特性。?

作為公知的鈦酸鋰，例如專利文獻1公開了一種負極活性物質，其具有用Li_aTi_3-aO₄(式中a表示0＜a＜3的數)表示的組成，平均粒徑小于1μm的一次粒子構成了平均粒徑5～100μm的二次粒子。?

另外，專利文獻2公開了平均細孔直徑為5nm至50nm、pH值在10至11.2的范圍的鈦酸鋰。根據專利文獻1、2，能夠實現大電流特性和循環特性優異的二次電池。?

在先技術文獻?

專利文獻1：日本特開2001-143702號公報?

專利文獻2：日本特開2009-176752號公報?

發明內容

然而，對于上述的現有技術而言，要求進一步提高二次電池的特性。?

本申請的非限定的例示的一個實施方式，提供一種與現有技術相比具有優異的特性的蓄電裝置和用于該蓄電裝置的負極活性物質以及負極活性物質的制造方法。?

本發明的一個方式涉及的負極活性物質，包含具有尖晶石結構的鈦酸鋰，在將所述鈦酸鋰的通過BET法測定出的比表面積(單位為m²/g)記為B，使1g的所述鈦酸鋰浸漬在50cm³重蒸餾水(再蒸餾水)中并攪拌30分鐘后的所述重蒸餾水的pH值記為P的情況下，滿足B×P＜50的關系。?

根據本發明的一個方式涉及的負極活性物質，由于成為CO₂的產生源的碳酸鋰、氫氧化鋰等堿性物質的量和成為CO₂與電解質的反應場的鈦酸鋰的比表面積的量被調整了，所以在高溫保存時能夠有效地抑制CO₂的產生。因此，包含該負極活性物質的蓄電裝置具有在高溫保存時氣體產生很少的高可靠性。?

附圖說明

圖1的(a)是本發明的第二實施方式的鋰離子二次電池的立體圖。(b)是本發明的第二實施方式的鋰離子二次電池的剖面圖。(c)是本發明的第二實施方式的電極群13的放大剖面圖。?

圖2是表示B×P的物性指標與CO₂產生量的關系的曲線圖。?

圖3是表示在評價放電輸出特性的電池中使用的正極的電極尺寸的圖。?

圖4是表示在評價放電輸出特性的電池中使用的負極的電極尺寸的圖。?

圖5是表示B×P的物性指標與輸出特性的關系的曲線圖。?

具體實施方式

本申請的發明人為了提高將鈦酸鋰用作負極活性物質的鋰離子二次電池的特性而進行了各種研究。其結果已知：在將鈦酸鋰用于負極活性物質的鋰離子二次電池中，與將碳材料用作負極活性物質的情況相比，在高溫保存時氣體的產生、特別是CO₂的產生較多。?

本申請的發明人為了改善該問題，在高溫保存時抑制CO₂的產生，進行與用作負極活性物質的鈦酸鋰粒子的表面狀態相關的詳細的研究，從而完成本發明。本發明的一個方式的概要如下。?